Black hole là gì

     
Chi tiết Hien PHAN Vũ trụ học & Vật lý Thiên văn20 Tháng 9 2015

Lỗ đen là một trong số những đối tượng người sử dụng thú vị và lạ lùng nhất được phát hiện trong không gian ngoài kia. Chúng là những vật thể vô cùng đặc, với lực thú vị mạnh đến nỗi ngay cả ánh sáng cũng không thể thoát khỏi chúng nếu đến đủ gần.

Bạn đang xem: Black hole là gì

Bài Viết: Black hole là gì

Albert Einstein là người trước tiên tiênđoán về những lỗ đen năm 1916 với thuyết tương đối tổng quát. Thuật ngữ “lỗ đen” được đặt ra năm 1967 bởi nhà thiên văn học người Mỹ John Wheeler, và lỗ đen trước tiên được phát hiện năm 1971.

Có ba loại lỗ đen: lỗ đen sao, lỗ đen siêu nặng (siêu khổng lồ), và lỗ đen trung bình.

Lỗ đen sao – những vật thể nhỏ nhưng mang sức mạnh chết chóc

Khi một ngôi sao đốt cháy hết nhiên liệu, nó có thể bắt đầu quá trình suy sụp. Nếu với những ngôi sao nhỏ, có khối lượng bé hơn 3 lần khối lượng Mặt Trời, lõi mới sinh ra sẽ là một sao neutron hoặc một sao lùn trắng. Nhưng khi một ngôi sao to hơn suy sụp, nó sẽ bị co lại để tiến đến tạo thành một lỗ đen sao.

Những lỗ đen sinh ra bởi sự suy sụp của những ngôi sao đơn lẻ sẽ tương đối nhỏ, nhưng lại vô cùng đậm đặc. Mỗi một vật thể như vậy sẽ đóng gói hơn 3 lần khối lượng Mặt Trời vào một kích thước chỉ tương đương một thành phố. Những lỗ đen này hút bụi và khí từ những khu vực xung quanh chúng và tăng dần kích thước.

Theo Trung tâm Vật lý thiên văn Harvard-Smithsonian, “Dải Ngân Hà có một vài trăm triệu” lỗ đen sao như vậy.


*

Hình vẽ mô tả một lỗ đen trẻ trong vũ trụ. Credit: NASA/JPL-Caltech.Lỗ đen siêu khổng lồ – Con quái vật khổng lồ trong vũ trụ

Những lỗ đen nhỏ thông dụng trong vũ trụ, nhưng người anh em họ của chúng, những lỗ đen siêu khổng lồ, lại chiếm ưu thế. Những lỗ đen siêu khổng lồ to gấp hàng triệu, thậm chí là hàng tỷ lần khối lượng Mặt Trời, nhưng chỉ có kích thước tương đương với Mặt Trời mà thôi. Mỗi lỗ đen như vậy được cho là tọa lạc ở khu vực trung tâm của hầu hết những vũ trụ, kể cả cả Dải Ngân Hà của chúng ta.


Những nhà khoa học vẫn chưa chắc chắn việc làm thế nào những lỗ đen to to như vậy được sinh ra. Một khi chúng đã hình thành, chúng có thể dễ dàng thu thập khối lượng từ bụi và khí xung quanh chúng, lượng vật chất dồi dào ở tâm những vũ trụ được phép chúng phát triển đến kích thước khổng lồ.

Những lỗ đen siêu khổng lồ có thể là kết quả của hàng trăm hay hàng triệu những lỗ đen nhỏ kết hợp lại với nhau. Những đám mây khí to có thể cũng là nguồn gốc hình thành lỗ đen siêu khổng lồ khi suy sụp lại và nhanh chóng tăng khối lượng. Khả năng thứ ba là sự suy sụp của một cụm sao, là một nhóm những ngôi sao bị ràng buộc bởi thú vị với nhau.

Lỗ đen kích thước trung bình – bị mắc kẹt ở giữa

Một lỗ đen khối lượng trung bình (intermediate-mass black hole – IMBH) là một lớp giả thuyết của lỗ đen có khối lượng trong khoảng từ 100 đến 1 triệu khối lượng Mặt Trời: to hơn đáng kể so với những lỗ đen sao nhưng nhỏ hơn lỗ đen siêu khổng lồ.

Những nhà khoa học từng nghĩ rằng những lỗ đen chỉ xuất hiện với kích thước nhỏ hoặc to, nhưng những nghiên giúp gần đây đã tiết lộ khả năng tồn tại của lỗ đen kích thước trung bình. Mỗi lỗ đen như vậy có thể sinh ra khi những ngôi sao trong một cụm sao va chạm trong một phản ứng dây chuyền. Một số lỗ đen loại này hình thành trong cùng khu vực có thể cuối cùng rơi vào nhau ở tâm vũ trụ để tạo thành một lỗ đen siêu khổng lồ.

Xem thêm: Chốt Lịch Thi Tốt Nghiệp Cấp 2 Hay Chạy Đua Vào Thpt? Điều Kiện, Hồ Sơ Và Nơi Đăng Ký Thi Thpt Quốc Gia


Năm 2014, những nhà thiên văn học phát hiện thứ dường như là một lỗ đen khối lượng trung bình trong cánh tay của một vũ trụ xoắn ốc.

“Những nhà thiên văn học đã từng tìm kiếm rất vất vả những lỗ đen kích thước trung bình,” Tim Roberts (Đại học Durham, Vương quốc Anh) phát biểu.

“Đã có rất nhiều gợi ý rằng chúng tồi tại, nhưng những lỗ đen trung bình đã hoạt động như là một người thân mất tích từ lâu và chẳng được quan tâm tìm kiếm.”

Lý thuyết lỗ đen

Những lỗ đen có khối lượng vô cùng to, nhưng chỉ chiếm một khu vực rất nhỏ. Bởi vì mối liên hệ giữa khối lượng và thú vị, nên chúng có lực thú vị vô cùng mạnh mẽ. Hầu như không có gì có thể thoát khỏi chúng – theo vật lý cổ xưa, thậm chí ánh sáng cũng bị giữ lại bởi một lỗ đen.

Mỗi một lực kéo mạnh đều tạo nên một vấn đề liên quan đến quan sát khi nó đến với những lỗ đen – những nhà khoa học không thể “nhìn thấy” chúng theo phương pháp mà họ nhìn thấy những ngôi sao và những vật thể khác trong vũ trụ. Trong thực tiễn, những nhà khoa học phải dựa vào những bức xạ phát ra khi bụi và khí bị hút vào những cấu trúc đặc. Những lỗ đen siêu khổng lồ, tọa lạc ở tâm của vũ trụ, có thể bị bao phủ bởi lớp bụi và khí dày đặc xung quanh, là thứ có thể chặn những bức xạ phát ra.

Đôi khi vật chất bị hút vào một lỗ đen, nó bị bắt khỏi chân trời sự kiện và bị ném ra ngoài, chứ không phải là bị nuốt vào bên trong. Những luồng vật chất sáng dịch chuyển ở vận tốc gần tương đối tính được hình thành. Mặc dù lỗ đen bản thân nó là không thể nhìn thấy, thì nhưng luồng sáng mạnh này lại có thể quan sát được từ khoảng phương pháp rất xa.


Những lỗ đen có ba “lớp” – phía ngoài, bên trong chân trời sự kiện và điểm kỳ dị.

Chân trời sự kiện của một lỗ đen là ranh giới xung quanh miệng của lỗ đen, là nơi mà ánh sáng bị mất khả năng thoát khỏi lỗ đen. Khi một hạt đã từng đi qua chân trời sự kiện, nó không thể thoát ra được. Mê hoặc là không đổi trên chân trời sự kiện.

Khu vực bên trong của một lỗ đen, nơi chứa khối lượng của nó, được gọi là điểm kỳ dị, một điểm duy nhất trong không thời gian tập trung khối lượng của lỗ đen.

Theo cơ học cổ xưa của vật lý, không gì có thể thoát khỏi một lỗ đen. Tuy nhiên, mọi thứ thay đổi đôi chút khi cơ học lượng tử được thêm vào trong phương trình. Theo cơ học lượng tử, mỗi hạt đều có một phản hạt, là một hạt có cùng khối lượng nhưng ngược dấu tích điện. Khi chúng gặp nhau, cặp hạt – phản hạt có thể tiêu diệt lẫn nhau.

Nếu một cặp hạt – phản hạt được tạo ra chỉ ngay đằng sau ranh giới chân trời sự kiện của một lỗ đen, thì có khả năng một hạt sẽ bị rơi vào lỗ đen trong khi hạt còn lại bị bắn ra ngoài. Kết quả là chân trời sự kiện của lỗ đen có thể thu nhỏ lại và những lỗ đen có thể bị phân rã, một quá trình bị loại bỏ bỏ theo cơ học cổ xưa.

Những nhà khoa học vẫn đang nghiên giúp để hiểu những phương trình về sự hoạt động của lỗ đen.

Thể Loại: Chia sẻ Kiến Thức Cộng Đồng
Bài Viết: Black Hole Là Gì – Bức Ảnh Hố Đen: Một Nỗ Lực Tuyệt Vọng

Thể Loại: LÀ GÌ

Nguồn Blog là gì: https://tiengtrungquoc.edu.vn Black Hole Là Gì – Bức Ảnh Hố Đen: Một Nỗ Lực Tuyệt Vọng